Lipase-catalyzed acidolysis of fish liver oil with dihydroxyphenylacetic acid in organic solvent media

• Main Author: Karam, Rosalie
• Other Authors: Selim Kermasha (Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2008
• Subjects: Agriculture - Food Science and Technology; Molaire; Antarc*; Antarctica
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18687

ABSTRACT M.Sc. Rosalie Karam Commercial lipases, including Lipozyme IM 20 from Rhizomucor meihei and Novozym 435 from Candida antarctica, were investigated to determine their capacity as biocatalysts for the biosynthesis of phenolic lipids, using dihydroxyphenylacetic acid (DHPA) and fish liver oil (FLO) as substrates. Novozym 435 showed a higher bioconversion yield (63%) as compared to that (18%) for Lipozyme IM 20. As a result, Novozym 435 was subsequently used for further investigations. The phenolic lipids were recovered and characterized by thin-layer chromatography, high-performance liquid chromatography and gas-liquid chromatography. The structural analyses indicated the synthesis of five major phenolic lipids. In order to optimize the initial enzymatic activity and bioconversion yield, selected parameters, including lipase amount (20 to 60 mg solid enzyme or 200 to 600 U), organic solvent ratios (hexane:2-butanone; 65:35 to 85:15, v/v), substrate molar ratios (FLO/phenolic acid, 1:1 to 8:1), Silica gel (1.5 to 5.5 mg/mL) and molecular sieve (10 mg/mL, Type 4A; 8-12 mesh), were investigated. The experimental results showed that the use of 50 mg of solid Novozym 435 (500 U) resulted in a maximum bioconversion yield of 83% of total phenolic lipids, at a molar substrate ratio 4:1. The bioconversion yield of phenolic monoacylglycerols (MAGs) increased from 11 to 70%, when the ratio of the hexane:2-butanone reaction medium was changed from 85:15 to 75:25 (v/v), respectively, whereas that of phenolic diacylglycerols (DAGs) remained relatively unchanged (13 to 16%). However, the addition of molecular sieve and Silica gel to the reaction medium resulted in a decrease in the bioconversion yield by 34% and 62%, respectively. Under the optimized conditions, the phenolic lipids showed a significant relative increase in C20:5 n-3 and C22:6 n-3 content in the phenolic MAGs and phenolic DAGs as compared to that in the unmodified FLO. The phenolic lipids demonstrated rad RESUME M.Sc. Rosalie Karam Des lipases commerciales, incluant Lipozyme IM 20 de Rhizomucor meihei et Novozym 435 de Candida antarctica, ont été étudiées afin de déterminer leur efficacité comme biocatalyseur dans la biosynthèse des lipides phénoliques, en utilisant comme substrats, l´acide dihydroxyphényl acétique (ADHP) et l'huile du foie de poisson (HFP). Novozym 435 a montré un rendement de bioconversion élevé (63%) en comparant (18%) avec Lipozyme IM 20. Novozym 435 a ainsi été considéré comme un biocatalyseur approprié pour la suite du travail. Les lipides phénoliques ont été récupérés et caractérisés par chromatographie sur couche mince, chromatographie liquide à haute performance et celle liquide en phase gazeuse. Les analyses structurales ont révélé la synthèse de cinq phénoliques lipides majeurs. Afin d'optimiser l'activité enzymatique et le rendement de la bioconversion, des paramètres sélectionnés ont été étudiés, incluant la concentration en enzyme (20 à 60 mg d'enzyme solide ou 200 a 600 U), le ratio du solvant organique (hexane:2-butanone; 65:35 à 85:15, v/v), le ratio molaire des substrats (HFP/acide phénolique, 1:1 à 8:1), gel du Silice (1.5 à 5.5 mg/mL) et le tamis moléculaire (10 mg/mL, Type 4A; 8-12 mesh). Les résultats expérimentaux ont montré que l'utilisation de Novozym 435 (500 U), sous forme solide, à une concentration de 50 mg permettait d'atteindre un rendement maximal de la bioconversion des lipides phénoliques de 83% à un ratio molaire des substrats de 4 :1. Le rendement de la bioconversion de monoacylglycerols (MAGs) phénoliques a augmenté de 11 à 70%, lorsque le ratio du mélange réactionnel hexane:2-butanone a été changé de 85:15 à 75:25 (v/v), respectivement. En parallèle, le rendement de la bioconversion des diacylglycerols phénoliques (DAGs) est resté relativement constant (13 to 16%). Cependant, l'addition du tamis moléculaire ou du gel de silice dans le milieu r